第2章 云存储与备份技术

第2章云存储与备份技术云计算技术应用基础主编：崔升广CONTENTSCONTENTS01云存储概述02云存储系统03数据存储技术04云存储应用及发展趋势CONTENTSCONTENTS05数据备份概述06远程数据备份07

个人数据备份第2章云存储与备份技术2.1云存储概述2.1.1存储的基础知识2.1.2云存储的内涵2.1.3云存储的功能与主要特征第2章云存储与备份技术在计算机科学领域，存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。总的来讲，存储包含两个方面的含义：一方面，它是数据临时或长期驻留的物理媒介；另一方面，它是保证数据完整、安全存储的方式或行为。1．存储的发展和技术演进2．存储的前沿技术和发展趋势2.1.1存储的基础知识第2章云存储与备份技术2.1.2云存储的内涵云存储是在云计算概念上延伸和发展而来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量的、不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统，存储技术的发展，如图2.7所示。1．云存储系统的基本架构2．云存储系统与传统存储系统第2章云存储与备份技术2.1.3云存储的功能与主要特征云存储（CloudStorage）是一种资源、一种服务，云存储需要解决的问题包括：速度、安全、容量、价格和便捷。云存储是一种网上在线存储的模式，即把数据存放在通常由第三方托管的多台虚拟服务器，而非专属的服务器上。托管（Hosting）公司运营大型的数据中心，需要数据存储托管的人，则透过向其购买或租赁存储空间的方式，来满足数据存储的需求。数据中心营运商根据客户的需求，在后端准备存储虚拟化的资源，并将其以存储资源池（StoragePool）的方式提供，客户便可自行使用此存储资源池来存放文件或对象。实际上，这些资源可能被分布在众多的服务器主机上。1．云存储的功能2．云存储的主要特征第2章云存储与备份技术2.2云存储系统2.2.1云存储的分类2.2.2云存储系统结构2.2.3云存储关键技术第2章云存储与备份技术2.2.1云存储的分类云存储一般分为公有云存储、私有云存储和混合云存储3类。1．公有云存储2．私有云存储3．混合云存储第2章云存储与备份技术2.2.2云存储系统结构与传统的存储设备相比，云存储不仅仅是一个硬件，而是一个网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网和客户端程序等多个部分组成的复杂系统，各部分以存储设备为核心，通过应用软件来对外提供数据存储和业务访问服务。云存储系统的结构模型，如图2.9所示1．存储层2．基础管理层3．应用接口层4．访问层第2章云存储与备份技术2.2.3云存储关键技术云存储相对传统存储从功能、性能、安全各方面都有质的飞跃，云存储服务是随着云存储相关技术（存储虚拟化技术、分布式存储技术等）的发展而不断发展的，云存储相关技术主要包括如下几种。1．存储虚拟化技术2．分布式存储技术3．重复数据删除技术4．数据备份技术5．内容分发网络技术6．数据备份技术第2章云存储与备份技术2.3数据存储技术2.3.1DAS技术2.3.2NAS技术2.3.3SAN技术第2章云存储与备份技术2.3.1DAS技术DAS技术是最早被采用的存储技术，如同PC机的结构，是把外部的数据存储设备都直接挂在服务器内部的总线上，数据存储设备是服务器结构一部分，它依赖于服务器，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统，如图2.10所示。但由于这种存储技术是把设备直接挂在服务器上，随着需求的不断增大，越来越多的设备添加到网络环境中，导致服务器和存储独立数量较多，资源利用率低下，使得数据共享受到严重的限制，因此适用在一些小型网络应用中。第2章云存储与备份技术2.3.2NAS技术NAS按字面简单说就是连接在网络上，具备资料存储功能的装置，因此也称为“网络存储器”。NAS改进了DAS技术，通过标准的网络拓扑结构，用户只需直接与企业网络连接即可使用NAS存储提供的服务，不依赖其他服务器，如图2.11所示。第2章云存储与备份技术2.3.3SAN技术基于光纤交换机的SAN存储，通常会综合运用链路冗余与设备冗余的方式，如图2.12所示，同一服务器访问磁盘阵列有多条冗余路径，不论其中的部分线路或者部分光纤交换机出现故障，都不会导致服务器存储失败。这种方式部署成本较高，但对银行、数据中心等存储了大量关键数据，且不允许业务中断的行业来说非常重要。第2章云存储与备份技术2.4云存储应用及发展趋势2.4.1百度网盘典型应用2.4.2云存储发展趋势第2章云存储与备份技术2.4.1百度网盘典型应用百度网盘（原百度云）是百度推出的一项云存储服务，已覆盖主流PC和手机操作系统，包含Web版、Windows版、Mac版、Android版、iPhone版和WindowsPhone版。首次注册即有机会获得5GB的空间，用户可以轻松把自己的文件上传到网盘上，并可以跨终端随时随地查看和分享。用户将可以轻松将自己的文件上传到网盘上，并可跨终端随时随地查看和分享。2016年，百度网盘总用户数突破4亿。2016年10月11日，百度云改名为百度网盘，此后会更加专注发展个人存储、备份功能。2021年5月18日，百度网盘TV版正式上线。2021年12月20日，百度网盘青春版开启众测。1．注册百度网盘2．百度网盘的使用3．百度网盘客户端（Windows）第2章云存储与备份技术2.4.2云存储发展趋势云存储已经成为未来存储发展的一种趋势。但随着云存储技术的发展，各类搜索、应用技术和云存储相结合的应用，还需从安全性、便携性及数据访问等角度进行改进。1．安全性2．便携性3．性能和可用性4．数据访问第2章云存储与备份技术2.5数据备份概述2.5.1数据完整性概念2.5.2数据备份的RAID类型2.5.3数据备份的分类第2章云存储与备份技术2.5.1数据完整性概念数据完整性的保护，通常使用数字签名或散列函数对密文进行运算后，得到一个“数字指纹”，并对数字指纹进行加密运算，在数据到达目的后，对数据再次“取指纹”运算，核对解密后的指纹，如果指纹一致，表明数据没有任何变动，如果不一致，则表明数据在传输过程中发生了变化。1．数据完整性的定义2．保护数据完整性的方法第2章云存储与备份技术2.5.2数据备份的RAID类型在信息技术与数据管理领域，备份指将文件系统或数据库文件系统中的数据加以复制，一旦发生灾难或错误操作时，得以方便而及时地恢复系统的有效数据和正常运行。独立磁盘冗余阵列（RedundantArraysofIndependentDisks，RAID）通常简称为磁盘阵列。简单地说，RAID是由多个独立的高性能磁盘驱动器组成的磁盘子系统，提供了比单个磁盘更高的存储性能和数据冗余技术。1．RAID中的关键概念和技术2．常见的RAID类型第2章云存储与备份技术2.5.3数据备份的分类数据备份不仅是数据的保护，其最终目的是为了在系统遇到人为或自然灾难时，能够通过备份内容对系统进行有效的灾难恢复。备份不是单纯的复制，管理也是备份的重要组成部分。管理包括备份的可计划性、磁盘的自动化操作、历史记录的保存以及日志记录等。数据备份技术有多种实现形式，从不同的角度可以对备份进行不同的分类。1．按备份时系统的工作状态分类2．按备份策略分类第2章云存储与备份技术2.6远程数据备份2.6.1同步数据复制2.6.2异步数据复制第2章云存储与备份技术2.6.1同步数据复制同步数据复制（SynchronousDataReplication，SDR）又称实时数据复制，是指对业务数据进行实时复制，数据源和备份中心之间的数据互为镜像，保持完全一致。这种方式实时性强，灾难发生时远端数据与本地数据完全相同，可以达到数据的零丢失，保证高度的完整性和一致性。第2章云存储与备份技术2.6.2异步数据复制面向服务的体系结构（Service-OrientedArchitecture，SOA）、分布式系统与分布式计算和云计算的区别和联系如下。1．面向服务的体系结构2．分布式系统与分布式计算3．云计算与面向服务的体系结构SOA4．云计算与分布式计算第2章云存储与备份技术2.7个人数据备份2.7.1Windows自带的备份功能2.7.2Ghost工具备份功能第2章云存储与备份技术2.7.1Windows自带的备份功能在Windows系列操作系统中，Windows2000及其之后的操作系统，如WindowsXP、Windows7、Windows10等，都内置了数据备份功能。当没有专业数据备份软件可用时，使用Windows自带的备份工具也能在一定程度上起到数据保护的作用。第2章云存储与备份技术2.7.2Ghost工具备份功能通用硬件导向系统转移（GeneralHardwareOrientedSystemTransfer，GHOST）是一款强大、易用